## COW’s FAT PROCESSING TO BIODIESEL BY NaOH AS CATALYST IN METHANOL

## Pengolahan Lemak Sapi Menjadi Biodisel Dengan Katalis Naoh Dalam Metanol
Eirene Grace Fransina 1 , I Wayan Sutapa 2 , Susan Hehanussa 3
1,2,3 Chemistry Department, Faculty of Mathematics and Natural Sciences Pattimura University, Kampus Poka, Jl. Ir. M. Putuhena, Ambon 97134
Corresponding author e-mail: wayansutapa@fmipa.unpatti.ac.id
Received:  Juni 2013 Published: July 2013

## ABSTRACT
The  research  about  biodiesel  produced  from  cow’s  fat  using  sodium  hydroxide  (NaOH)  as  catalyst  has  been done.    Biodiesel  produced from  cow’s fat was done  through transesterification process  using  methanol  1:12 which priory react with 0.3% NaOH as catalyst due to oil and methanol weight.  The transesterification process was conducted for 5 hours  at  65°C.  Biodiesel  f r o m   c o w ’ s   f a t   is  characterisized  by  GC-MS and  ASTM (American  Society  for  Testing  and  Materials)  method.    Methyl  ester  which  produced  from  cow’s  fat  are 31.67%  of  stearic  acid,  25.67%  of  palmitate  acid,  and  22.68%  of  oleate  acid.    Biodisel  from  cow’s  fat  are qualified  as  diesel  fuel  and  biodiesel  characterisized  by  ASTM  for  specific  density  (0.8705  kg/m3),  kinematic viscosity  (4,481  mm 2 /s),  flash  point  (176,5 0 C),  pour  point  (21 0 C),  and  Conradson’s  carbon  residu  (0.0139% wt).
Keywords : Biodiesel, Cow’s Fat, Methanol, NaOH, Transesterificatian.

## PENDAHULUAN
Biodisel  adalah  bahan  bakar  alternatif  yang merupakan bahan bakar mesin diesel  yang dapat dibuat  dari  minyak  yang  dapat  diperbaharui seperti  minyak  nabati  dan  hewani  yang  ramah lingkungan, memiliki  keunggulan  tidak  beracun, secara  esensial  bebas  sulfur  dan  benzen  yang karsinogenik,  hasil  pembakarannya  adalah  CO2 yang  dapat  dikomsumsi  oleh  tumbuhan  untuk proses fotosintesis (siklus karbon), dapat teroksigenasi  relatif  sempurna  atau  terbakar habis,  non-toksik,  dan  teruai  secara  alami ( biodegradable) .    Secara  nyata  biodisel    dapat mengurangi pencemaran lingkungan, mengurangi  hidrokarbon  yang  tidak  terbakar, polisiklikaromatik  hidrokarbon,  hujan  asam,  dan tidak  iritasi  pada  kulit  jika  dibanding  dengan sabun (Elisabeth dan Haryati, 2001).
Biodisel  juga  dapat  dipergunakan  untuk keperluan  lain  seperti  pelindung  kayu  termasuk interior  rumah  yang  terbuat  dari  kayu,  sebagai pelumas  dan  pelindung  korosi  pada  peralatan rumah  tangga  dan  pertanian  yang  terbuat  dari logam.    Biodisel  dapat  pula  dicampur  dengan bensin sebagai bahan bakar untuk mesin dua tak
(dua  langkah)  dan  pelumasan . Biodisel  tidak dapat  menggantikan  minyak tanah untuk keperluan  kompor  dan  lampu  minyak  karena sifat tidak bisa merambat  ke  atas.  Biodisel  juga dapat  dipergunakan  untuk  membersihkan  noda crayon  pada  baju  dengan  lebih  baik  dibanding deterjen (Nasiri, 2010).
Biodisel  mentah  dibuat  dari  trigliserida- trigliserida  dan  asam-asam  lemak  dengan  reaksi kimia  yang  disebut  transesterifikasi.    Proses pembuatan  biodisel  cukup  sederhana  dan  tidak memerlukan  peralatan  yang  rumit.    Dalam proses  ini  minyak  direaksikan  dengan  alkohol dengan bantuan katalisator, baik katalisator asam maupun basa (Nasiri, 2010).
Penggunaan  katalis dalam proses pembuatan ini  sangat  diperlukan,  karena  diharapkan  dapat meningkatkan  produksi  biodisel  baik  dari  segi kuantitas  maupun  kualitasnya.    Penggunaan katalis  asam  diharapkan  dapat  membantu  dalam reaksi  esterifikasi  dan  katalis  basa  membantu dalam reaksi transesterifikasi, tetapi penggunaannya  perlu  diperhatikan,  karena  jika penggunaan katalis terlalu banyak dinilai  kurang ekonomis. Bertambahnya katalis yang digunakan belum tentu juga dapat meningkatkan
produksi biodisel, untuk itu perlu mengoptimalkan  penggunaan  katalis  dalam proses  pembuatan  biodisel.    Hasil  biodisel  yang diproduksi harus memenuhi uji ASTM ( American  Soceity  for  Testing  and  Materials) . Dari  aspek  ekonomi,  proses  transesterifikasi tanpa katalis tampaknya sangat sulit karena ester yang  dibakar  dalam  mesin  diesel  memerlukan input  energi  yang  tinggi,  waktu  reaksi  yang lama,  dan  harga  pasar  yang  rendah.    Oleh karena  itu,  agar  hasil  esternya  memuaskan, produksi biodisel secara umum perlu menggunakan katalis (Andi, 2006).
Katalis  adalah  suatu  bahan  yang  digunakan untuk memulai reaksi dengan bahan lain.  Katalis yang  mungkin  untuk  reaksi  biodiesel  adalah natrium hidroksida (NaOH) dan kalium hidroksida  (KOH).    Natrium  hidroksida  disebut dengan  soda  api.    Kalium  hidroksida  dapat digunakan  jika  natrium  hidroksida  tidak  tersedia (Andi, 2006).
Semua  jenis  minyak  dapat  digunakan,  baik itu  minyak  nabati  maupun  minyak  hewani. Minyak tumbuhan dan hewan semuanya merupakan  lipid.  Minyak dibedakan dari  lemak berdasarkan  sifat  fisiknya  pada  suhu  ruang: minyak berwujud cair sedangkan lemak berwujud padat.  Minyak nabati  (tumbuhan)  dan hewani merupakan  golongan  gliserida atau asam lemak,  yang  mana  pada  golongan  ini  biasanya berwujud  padat  atau  cair  pada  suhu  ruang  tetapi tidak mudah menguap (Winarno, 1984).
Lemak  dan  minyak  terdiri  dari  trigliserida campuran,  yang  merupakan  ester  dari  gliserol dan  asam  lemak  rantai  panjang.    Trigliserida dapat  berwujud  padat  atau  cair,  dan  hal  ini tergantung  dari  komposisi  asam  lemak  yang menyusunnya.    Lemak  hewani  pada  umumnya berbentuk padat pada suhu kamar, karena banyak mengandung  asam  lemak  jenuh,  misalnya  asam palmitat  dan  stearat  yang  mempunyai  titik  cair lebih tinggi (Winarno, 1984).
Lard merupakan  istilah  yang  ditujukan kepada  lemak  yang  diperoleh  dari  jaringan lemak  ternak  sapi,  babi,  atau  kambing.    Pada umumnya  lemak  banyak  terdapat  pada  rongga perut  dan  lemak  tersebut  biasanya  akan menghasilkan  lemak  gajih  yang  bermutu  tinggi. Karena  sifatnya  yang  tidak  seragam  serta  sifat- sifat lainnya seperti tekstur, cita rasa dan baunya, lemak gajih kini semakin terbatas penggunaanya. Lemak  gajih  mudah  sekali  menjadi  tengik sehingga dalam pembuatannya perlu
ditambahkan  antioksidan.    Kebaikan  lemak gajih  adalah  plastisitasnya  yang baik  serta daya shortening-nya yang tinggi (Winarno,1984) Kondisi  tersebut  yang  menjadi  alasan penelitian  ini  dirancang  dan  disusun  untuk memberikan  kontribusi  yang  cukup  terhadap bahan baku biodisel, dengan mengarahkan suplai bahan  baku  biodisel  pada  pemanfaatan  lemak hewan.    Hasil  penelitian  ini  diharapkan  dapat meningkatkan daya guna lemak hewani sehingga dapat  dijadikan  sumber  energi  sebagai  bahan bakar alternatif yang ramah lingkungan.

## METODOLOGI
a. Bahan Bahan–bahan yang digunakan dalam penelitian  ini  adalah  :  Akuades  ,  lemak  sapi, metanol  p.a.,  NaOH  (Merck),  H2SO4  p.a (Merck),  Na2S2O4  anhidrat  (Merck),  kertas saring biasa, dan kertas saring Whatman 40.
b. Alat
Alat-alat  yang  digunakan  dalam  penelitian ini adalah :  Seperangkat  alat  gelas,  seperangkat alat  refluks,  pompa  vakum,  vakum  evaporator Buchii ,  neraca  analitik,  spektrofotometer  GC- MS, dan alat uji ASTM.
c. Prosedur Kerja

## Preparasi lemak sapi
Lemak  sapi  dipanaskan  pada  suhu  120 0 C untuk  menguapkan  air.    Setelah  dipanaskan lemak  cair  disentrifuge  untuk  memisahkan pengotor  padatan  yang  terlarut  kemudian disaring dengan kertas saring untuk memisahkan pengotor padatan yang  berukuran besar.
Sintesis biodiesel melalui reaksi transesterifikasi
Lemak  sapi  yang  dipanaskan  dan  bersih dimasukan  ke  dalam  alat  refluks,  kemudian direaksikan    dengan  metanol  (perbandingan metanol  1:12)  dan  ditambahkan  dengan  katalis NaOH  1  M  sebanyak  0,1%;  0,2%;  0,3%;  0,4%; dan  0,5%.    NaOH  dilarutkan  dalam  metanol. Campuran  tersebut  direfluks  pada  temperatur 65 o C  selama  5  jam.    Campuran  hasil  reaksi didinginkan  dan  terbentuk  2  lapisan,  yaitu lapisan  atas  adalah  metil  ester  (biodisel)  dan lapisan  bawah  berupa  gliserol.    Lapisan  metil ester dan gliserol dipisahkan dengan menggunakan  corong  pisah,  kemudian  metil ester  dievaporasi  selama  satu  jam  untuk menghilangkan  sisa  metanol.    Metil  ester selanjutnya dicuci dengan akuades dalam corong
pisah untuk melarutkan sisa gliserol. Selanjutnya  ditambahkan  Na2SO4  anhidrous secukupnya  untuk  mengikat  sisa-sisa  air,  lalu disaring  dengan  menggunakan  kertas  saring whatman 40.

## Karakterisasi metil ester (biodisel)
Metil  ester  yang  dihasilkan  selanjutnya dianalisis  dengan  GC-MS  dan  metode  ASTM. Karakterisasi  biodiesel  yang  dianalisis  dengan metode  ASTM  adalah  kerapatan  spesifik
60/60 0 F  (ASTM  D1298),  viskositas  kinematik
100 0 F  (ASTM  D  445),  titik  tuang  (ASTM  D 97),  titik  nyala  (ASTM  D  93),  dan  sisa  carbon Codranson (ASTM D198).

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Sintesis Biodisel melalui Proses Transesterifikasi Bahan baku yang digunakan dalam penelitian  ini  adalah  lemak  sapi.    Lemak  sapi terlebih  dahulu  dipreparasi  dengan  pemanasan untuk  menghilangkan  kandungan  air,  kemudian lemak  cair  disentrifuge  untuk  memisahkan pengotor  padatan  yang  terlarut  dan  selanjutnya disaring dengan kertas saring untuk memisahkan pengotor padatan yang berukuran besar .
Proses  transesterifikasi  dilakukan  dengan menggunakan  katalis  basa  NaOH  dengan perbandingan  metanol  terhadap  lemak  yaitu 1:12.    Proses  transesterifikasi  dilakukan  dengan cara  mereaksikan  metanol  dengan  trigliserida dengan  bantuan  katalis  basa  NaOH  sebanyak 0,1%;  0,2%; 0,3%;  0,4%;  dan  0,5%  dari  jumlah minyak  dan  metanol.    Proses  transesterifikasi dilakukan  dengan  cara  direfluks  pada  suhu  titik didih  metanol  yaitu  60-65 o C  selama  5  jam. Metil  ester  hasil  transesterifikasi  selanjutnya
dievaporasi  untuk  menghilangkan  sisa-  sisa metanol.
Biodisel  yang  diperoleh  pada  penelitian  ini sebesar  51,13  %.    Hasil  ini  lebih  kecil  jika dibandingkan  dengan  hasil  yang  diperoleh  de Fretes  (2012),  yang  melakukan  pembuatan biodiesel  dari  lemak  sapi  menggunakan  katalis NaOH melalui tahap esterifikasi dan transesterifikasi.    Hasil  konversi  biodiesel  yang diperoleh  de  Fretes  (2012)  sebesar  54,28  %. Hasil  ini  menunjukkan  bahwa  dari  proses
pembuatan  biodiesel  dari  lemak  sapi  dengan katalis  NaOH  yang  dilakukan  melalui  tahap esterifikasi kemudian transesterifikasi memberikan  rendamen  hasil  yang  lebih  besar dibandingkan  dengan  hasil  transesterifikasi langsung,  karena  kandungan  asam  lemak  bebas yang terdapat pada  lemak telah terputus.
Hasil  konversi  metil  ester  (biodisel)  yang dihasilkan dengan variasi berat katalis menunjukan  bahwa  pada  konsentrasi  katalis 0,1%  dan  0,2%,  terjadi  kenaikan  konsentrasi biodiesel  yang  diperoleh  dengan konversi sebesar  6,42%  dan  8,22%.    Pada  konsentrasi katalis  0,3%  konversi  biodiesel  yang  dihasilkan sebesar  51,13%  sedangkan  pada  konsentrasi katalis  0,4%  dan  0,5%  terjadi  penurunan  hasil konversi  biodisel  sebesar  13,18%  dan  3,47% sehingga  dapat  dikatakan  bahwa  konsentrasi optimum  katalis  NaOH  adalah  0,3%.    Hal  ini disebabkan  karena  semakin banyak katalis yang digunakan,  maka  akan  meningkatkan  proses penyabunan  pada  reaksi  transesterifikasi  dan pembentukan gel yang dapat mengganggu dalam proses  pemisahan,  sehingga  metil  ester  yang didapat akan sedikit.

## Karakterisasi Biodiesel dengan GC-MS
Analisis GC-MS dilakukan terhadap
Gambar 1. Kromatogram metil ester (biodiesel) dari lemak sapi
biodiesel  hasil    reaksi-reaksi  transesterifikasi langsung dengan katalis NaOH.  Melalui GC-MS dapat diketahui jenis metil ester yang terkandung dalam  biodiesel  dari  lemak  sapi.    Jumlah puncak  pada  kromatogram  menunjukkan  jumlah metil  ester  hasil  transesterifikasi  yang  masing- masing terpisah sempurna menghasilkan puncak- puncak dengan waktu retensi yang berbeda-beda.
Kromatogram (Gambar 1) hasil analisis GC- MS  menunjukkan  adanya  puncak  yang  dapat terdeteksi  sebagai  metil  ester  asam  lemak. Puncak  yang  dapat  terdeteksi  yaitu  puncak  ke lima  dengan  waktu  retensi  16,936  menit  yang merupakan  metil  palmitat,  puncak  ketujuh dengan  waktu  retensi  21,163  menit  yang merupakan  metil  oleat,  dan  puncak  kesepuluh dengan  waktu  retensi  21,777  menit  yang merupakan  metil  stearat.    Tiga  puncak  dengan persen area terbesar dihasilkan oleh metil stearat (31,67%)  dengan  rumus  molekul  C19H38O2, metil  palmitat  (25,67%)  dengan  rumus  molekul C17H34O2,  dan  metil  oleat  (22,68%)  dengan rumus  molekul  C19H36O2.  Selain  itu  dalam ketentuan  biodiesel  terdapat  syarat  adanya bilangan  setana  di  mana  memiliki  atom  C sebanyak  16.    Jadi  ketiga  metil  ester  ini  yakni metil  sterat,  metil  palmitat,  dan  metil  oleat memenuhi  ketentuan  untuk  dikatakan  sebagai biodisel karena memiliki atom C lebih dari 16.
Metil  palmitat  mempunyai  rantai  karbon yang  paling  pendek sehingga  puncaknya muncul  lebih  awal  dari  metil  oleat  dan  metil stearat.  Sedangkan puncak metil oleat lebih dulu muncul  dari  metil  stearat  karena  berat  molekul metil stearat lebih besar dari berat molekul metil oleat.
Analisis  sifat  fisik  biodiesel  dengan  metode ASTM
Analisis  sifat  fisik  biodiesel  dari  lemak  sapi yang  diperoleh  melalui  metode  pemeriksaan ASTM  ( The  American Society  for  Testing  and Materials )  akan  dibandingkan  dengan  standar minyak  diesel  dari  SNI  biodisel  seperti  yang terlihat  pada  Tabel  1.  Tabel  1  menunjukkan bahwa  kerapatan  spesifik  biodisel  dari  lemak sapi  yaitu  sebesar  0,8705  kg/m 3 telah memenuhi  spesifikasi  SNI  biodisel.  Nilai viskositas  kinematik  yang  dihasilkan  oleh biodisel  yaitu  sebesar  4,841  mm2/s  juga  telah memenuhi  spesifikasi  SNI  biodisel.    Secara umum  dapat  dikatakan  bahwa  nilai  viskositas kinematik  sangat  tergantung  pada  tingkat
persentase konversi biodisel.
Tabel 1. Perbandingan sifat-sifat fisik biodiesel dari lemak sapi dengan minyak diesel
Jenis Pemeriksaan Metode Pemeriksaan Hasil Uji Biodisel Lemak Sapi SNI Biodisel *) Batasan Solar **)) Kerapatan Spesifik 60/60 °F, kg/m3 ASTM D 1298 0,8705 0,850-0,890 0,815-0,870 Viskositas Kinematis 40 °C, mm2/s ASTM D 445 4,841 2,3 – 6,0 2,0 – 5,0 Titik Nyala – PM. cc, °C ASTM D 93 176,5 min. 100 min. 60 Titik tuang °C  ASTM D 97 21 maks.18 Maks. 18 Sisa Karbon Conradson, %wt ASTM D 4530 0,0139 maks.0,30 maks. 0,30
*)  =  SNI-04-7182-2006  diterbitkan  oleh  Badan Standarisasi  Nasional  (BSN)  tanggal  22 Februari 2006
**) = Spesifikasi solar sesuai SK Dirjen Migas No. 3675K/24/DJM/2006
Viskositas  metil  ester  sangat  berkaitan dengan  kerapatan  spesifik,  di  mana  semakin tinggi  viskositas  maka  kerapatan  spesifik  akan semakin  besar.    Bahan  bakar  dengan  kerapatan spesifik  tinggi  akan  sulit  mengalir  sehingga memperlambat  proses  pembakaran.    Viskositas kinematik biodisel dari lemak sapi cukup rendah sehingga  jika  digunakan  sebagai  bahan  bakar pada  mesin  diesel,  hasil  injeksi  dalam  ruang pembakaran  mudah  membentuk  kabut  dan memudahkan pembakaran.
Titik  nyala  yang  tinggi  akan  memudahkan dalam  proses  penanganan,  penyimpanan,  dan pengangkutan  karena  dapat  mengurangi  resiko penyalaan.    Juga  aman  pada  daerah  yang beriklim  tropis  yang  panas.    Apabila  titik  nyala bahan  bakar  rendah  maka  bahan  bakar  tersebut mudah  terbakar  dalam  penyimpanannya.    Hasil uji  titik  nyala  biodisel  dari  lemak  sapi  yaitu sebesar  176,5  °C  ini  telah  memenuhi  spesifikasi SNI  biodisel  dan  nilainya  sangat  tinggi  jika dibandingkan  dengan  batasan  minyak  solar. Nilai titik nyala ini membuat biodisel dari lemak sapi  aman  disimpan  walaupun  terjadi  kenaikan suhu di atas suhu kamar.
Titik tuang  dari  biodiesel  lemak  sapi  adalah 21  °C  dan  nilai  titik  tuang  biodiesel  lemak  sapi ini  telah  melebihi  standar  ASTM  (ASTM  D  97) yaitu  maksimal  18  °C.    Titik  tuang  yang  tinggi akan membuat mesin sulit dinyalakan pada suhu
yang  rendah.    Semakin  rendah  titik  tuang tentunya lebih baik karena mengurangi kecenderungan  bahan  bakar  untuk  membeku pada  temperatur  yang  dingin  (Tilani  dan Rachman, 2002).  Nilai titik tuang biodiesel dari lemak  sapi  ini  membuat  penggunaan  biodiesel pada  mesin  diesel  akan  sulit menyala pada suhu rendah.
Sisa  karbon  Conradson  adalah  nilai  karbon yang tertinggal setelah penguapan dan pembakaran  habis.    Sisa  karbon  Conradson biodiesel  dari  lemak  sapi  yaitu  sebesar  0,0139 %wt  telah  memenuhi  spesifikasi  SNI  biodiesel. Tingkatan  residu karbon tergantung pada jumlah asam lemak bebas, jumlah trigliserida (Prihandana  dkk,  2006).    Nilai  sisa  karbon  yang semakin rendah menunjukkan bahwa penguraian trigliserida  yang  terjadi  semakin  mendekati sempurna.

## KESIMPULAN
Berdasarkan  penelitian  yang  diakukan,  maka dapat disimpulkan sebagai berikut:
1. Konsentrasi  optimum  NaOH  sebagai  katalis untuk  pengolahan  lemak  sapi  menjadi biodisel  adalah  0,3%  yang  menghasilkan metil ester sebesar 51,13 %.
2. Biodisel  yang  dihasilkan  dari  lemak  sapi memiliki  kualifikasi  sebagai  bahan  bakar diesel  dan  memenuhi  karakteristik  minyak diesel  menurut  standar  ASTM  untuk kerapatan  spesifik  0,8705  kg/m 3 ,  viskositas kinematik 4,481 mm 2 /s, titik nyala 176,5 °C, titik  tuang 21 °C, dan sisa karbon conradson 0,0139 %wt.

## DAFTAR PUSTAKA
Andi,  N.A.S.,  2006, Biodiesel  Jarak  Pagar : Bahan  Bakar  Alternatif    yang  Ramah Lingkungan, Agro Media Pustaka, Jakarta. de  Fretes,  M.F.,  2012,  Pembuatan  Biodisel  dari Lemak  Sapi  yang  Menggunakan  Katalis NaOH, Skripsi ,  Jurusan  Kimia  Fakultas Matematika  dan  Ilmu  Pengetahuan  Alam Universitas Pattimura, Ambon.
Elisabeth,  J  dan  Haryati, T.,  2001. Bahan Bakar Alternatif    yang  Ramah  Lingkungan .  Badan Peneliti pada Pusat Penelitian. Nasiri,  J.,  2010. Biodiesel  :  Upaya  Mengurangi Ketergantungan Minyak Bumi , http://www.sentrapolimer.com
Prihandana,  R.,  Hendroko,  R.,  dan  Nuramin, M.  2006. Menghasilkan  Biodiesel  Murah Mengatasi  Polusi  dan  Kelangkaan  BBM .
PT.Agro Media Pustaka : Jakarta Selatan. Winarno,  F.G.,  1984, Kimia  Pangan  dan  Gizi,
PT Gramedia Pustaka Utama, Jakarta.